DE969139C - Schlag- und reibungspyrophore Legierungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 8. MAI 1958

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVr. 969 139 KLASSE 78f GRUPPE INTERNAT. KLASSE C 06 c

T 9017IVa I'7Sf

Dr. Hans Nowotny, Wien, Dr. Otto Smetana, Treibach, Kärnten, und Dr. Kurt Komarek, Wien (Österreich)

sind als Erfinder genannt worden

Treibacher Chemische Werke Aktiengesellschaft, Treibach, Kärnten (Österreich)

Schlag- und reibungspyrophore Legierungen

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 10. Februar 1954 an

Patentanmeldung bekanntgemacht am 8. März 1956

Patenterteilung bekanntgemadit am 24. April 1968

Die Priorität der Anmeldung in Österreich vom 26. Februar 1953 ist in Anspruch genommen

Es gibt Metalle und Legierungen, die schlag- und reibungspyrophor sind, d. h. beim Schlagen, Reiben, Feilen u. dgl. Funken geben. Damit eine solche Legierung technisch verwendbar ist, müssen diese S Funken genügend heiß sein und hinreichend lange heiß bleiben, um auf geeignete Stoffe, namentlich brennbare Gase sowie flüssige oder auch feste brennbare Stoffe, zündend zu wirken. Die Pyrophorität muß leicht und jederzeit erregbar, der Verbrauch an ίο pyrophorem Met'all bei der Funkenbildung soll gering sein. Den bei normalem Gebrauch auftretenden korrodierenden Einflüssen muß das pyrophore Metall hinreichend lange widerstehen.

Bisher kennt man nur wenige Metalle und Legierungen, die allen diesen Anforderungen entsprechen. Praktisch hat man deshalb bisher ausschließlich cerhaltige Legierungen als Zündmetalle benutzt.

Die Erfindung erweitert die Reihe der schlag- und reibungspyrophoren Legierungen um eine neue Gruppe von solchen Legierungen. Diese erfindungsgemäßen

Legierungen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie neben 25 bis 80 °/₀ Sb und/oder Bi noch Ti und/oder Zr enthalten und im Felde ABCDEA des Diagramms liegen. Die Pyrophorität von erfindungsgemäßen Legierungen, die gänzlich frei von Ti sind, ist allerdings nicht sehr ausgeprägt, doch wird die Pyrophorität der titanfreien Legierungen schön durch geringe Titanzusätze, beispielsweise von 5°/₀, stark gesteigert. Bemerkt sei auch noch, daß es innerhalb des Gebietes ABCDEA einen Bereich guter Korrosionsbeständigkeit gibt, der durch die Fläche ABCH- GFEA gekennzeichnet ist. Die Strecke G-H entspricht einem Ti-Gehalt von 25 Gewichtsprozent, die Strecke F-G einem Sb-Gehalt von 60 Gewichtsprozent. Neben den Elementen Sb und Bi können die Legierungen eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten:

a) in einer 15 % nicht übersteigenden Gesamtmenge: Th, U, seltene Erdmetalle, P, Sn, As; b) in einer 10 % nicht übersteigenden Gesamtmenge: Zr, Fe, Co, Ni, Mn, Al, Si, Cu, Ag, V, Ce, Mo, W. Diese Elemente sind als Legierungszusätze in pyrophoren Massen an sich bekannt.

Weiters können in den Legierungen Elemente anwesend sein, die als Verunreinigungen in den Legierungskomponenten (beispielsweise dem Titanmetall) vorhanden sind oder die bei der Herstellung oder Verarbeitung der Legierungen hinzukommen können. Es sind dies die Elemente O, H, C, S, P, N. Die Verwendung von Titan als Bestandteil pyrophorer Legierungen ist an sich bekannt, doch wurde Titan früher nur als Zusatz zu solchen Legierungen verwendet, die in der Hauptsache aus Metallen der seltenen Erden bestehen. So sind pyrophore Legierangen mit einem Ti-Gehalt vorgeschlagen worden, der sich zwischen 1,5 und Ig⁰I₀ bewegt; der Rest muß im wesentlichen aus Metallen der seltenen Erden bestehen. Demgegenüber sind Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Legierung Sb und/oder Bi und Ti und/oder Zr. Die Legierungen können zwar auch seltene Erden enthalten (müssen es aber nicht), und falls diese Zusätze vorhanden sind, übersteigt ihr Anteil niemals I5°/_O.

Nach einem anderen Vorschlag, der pyrophore Legierungen, bestehend aus anoxydierten oder annitrierten seltenen Erdmetallen, zum Gegenstand hat, werden neben vielen anderen Metallen auch Ti, Zr, Sb und Bi als mögliche Zusätze genannt. Diese Zusätze sind mengenmäßig gering; weitaus überwiegende Hauptbestandteile der Legierungen sind die anoxydierten seltenen Erden.

Durch die kanadische Patentschrift 475 i73 sind pyrophore Legierungen mit 20 bis 75 Gewichtsprozent Blei, 25 bis 80 Gewichtsprozent Zirkon und 5 bis 40 Gewichtsprozent Titan bekanntgeworden. Diese Legierungen können als Verdünnungsmittel auch Antimon enthalten, und zwar vorzugsweise in der Kombination mit Mangan. In den Legierungsbeispielen der genannten Patentschrift sind einige solche antimonhaltige Legierungen angeführt. Da das Antimon in diesen Beispielen mindestens mit der neunfachen Manganmenge zugegeben wurde, kann der Antimongehalt

nicht groß sein; er wird mit maximal 4°/o angegeben. Aber auch bei der einzigen manganfreien Antimon enthaltenden Legierung, welche die Patentschrift angibt, beträgt der Antimongehalt nur 2 Gewichtsprozent. Offenbar ist also nur an einen geringfügigen Antimonzusatz gedacht worden, wogegen bei den Legierungen gemäß vorliegender Erfindung der Antimongehalt mindestens 25 Gewichtsprozent beträgt. Ein Zusatz von Wismut ist in der kanadischen Patentschrift überhaupt nicht genannt. Es fällt weiter auf, daß keine der in der kanadischen Patentschrift aufgezählten Legierungen gleichzeitig Titan und Antimon enthält. Dies gilt auch für die kanadische Patentschrift 475 172, die sich ebenfalls mit einer pyrophoren Legierung ähnlich der in der erstgenannten kanadischen Patentschrift behandelten beschäftigt. Daraus folgt, daß den genannten kanadischen Patentschriften pyrophore Körper aus dem System Ti-Zr-Antimon (Wismut) fremd sind. Solche Körper sind aber Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Man kann die erfindungsgemäßen Legierungen auf verschiedene Weise herstellen. Das folgende Ausführungsbeispiel erläutert einen derartigen Erzeugungsweg:

200 g Titanpulver mit 99 °/„ Ti werden mit 100 g Zirkonpulver (91 °/₀) und 700 g Antimonpulver in einer hydraulischen Presse ohne Zugabe eines Bindemittels zu Pastillen von 30 mm Durchmesser und 30 mm Höhe verpreßt. 500 g dieser Pastillen werden in einem zylindrischen Tiegel aus dichtem Graphit mit den Abmessungen " 48 mm Innendurchmesser, 60 mm Außendurchmesser und 300 mm _m Länge in einen kippbaren, allseits geschlossenen Kohlerohr-Kurzschlußofen eingesetzt. Der Ofenraum wird auf 0,05 mm Hg evakuiert, reines Argon bis zu einem Druck von 700 mm Hg eingelassen und der Strom _iOo eingeschaltet. Die Stromstärke beträgt anfänglich 200 A und wird im Laufe von 10 Minuten allmählich auf den Endwert von 500 A erhöht. Die Endspannung beträgt 27 V. Nach 13 Minuten ist die Masse geschmolzen. Der Druck im Ofen steigt auf 1400 mm Hg an. Zum Einschmelzen der restlichen Pastillen, die mittels einer geeigneten Vorrichtung allmählich der Schmelze zugesetzt werden, werden weitere 25 Minuten erfordert. Nach völligem Durchschmelzen wird der Ofen gekippt, worauf das Metall in die auf 500⁰ vor- no gewärmte Kokille fließt, die im Deckel des Ofens angebracht isti

Ausführungsbeispiele:

Gewichtsprozent Sb Bi Ti Zr

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schlag- und reibungspyrophore Legierungen, insbesondere für Zündsteine, dadurch gekenn-

   I. 40 — 50 IO 2. 60 — 30 IO 3· 40 — 40 20 A- — 75 15 IO S- — 30 IO 60 6. 60 — 2 38·

   zeichnet, daß sie neben 25 bis 80 °/₀ Sb und/oder Bi noch Ti und/oder Zr enthalten und im Felde ABCDEA des Diagramms der Zeichnung liegen.
2. 2. Legierungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lage im Bereich ABCHGFEA des Diagramms.
3. 3. Legierungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Anwesenheit eines oder mehrerer der Elemente Th, U, seltene Erdmetalle, P, As und Sn in einer Gesamtmenge von höchstens 15'⁰/».
4. 4. Legierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere als Legierungskomponenten für pyrophore Massen bekannte Elemente in einer 10 Gewichtsprozent nicht übersteigenden Gesamtmenge enthalten.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 215695, 224231; britische Patentschriften Nr. 27 341/1908, 829/1909;

   USA.-Patentschrift Nr. 1 023 208; canadische Patentschriften Nr. 475 172, 475 173.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   © 5p9 696/104 2. (809 504/3 4.5«)